1.1课题简介与设计目标

本次毕业设计旨在设计一款基于由单片机控制的时钟。该时钟显示原理不同于以往产品。基于人眼视觉暂留特性，通过电机带动电路板上的LED阵列旋转，并通过对电路板上的单片机编程控制，使得观察者看到数字显示。

1.2单片机简介及在本课题中的应用

单片机是一种微型芯片，即将中央处理器、随机存储器、只读存储器、多种I/O接口、计时器等原件集成于一块硅板上。单片机相当于一个微型的计算机系统，可以实现各种工业自动化操作。单片机诞生于1971年，当时只有4位机和8位机，而到现在已经发展成了32位机。其可靠性很高，可以连续工作106到107个小时不出现任何故障，且功耗很低，所以可以完美的植入各类小型化电子设备【2】。

目前单片机应用广泛，在家电、医疗、工业和仪器仪表领域都有着很多的应用实例，是非常成熟的技术。现今的智能游戏机、智能冰箱、智能洗衣机等，这些家电的智能化都依赖于单片机的处理和运算功能。

单片机具有强大（以其体型来说）的运算功能，同时所有的数字电路运算都需要用到精确的计时功能，那么这一点就为单片机控制的时钟电路打下了基础【3】。

钟表的计时原理无非是靠固定频率的震荡来计时，机械式钟表依赖于机械震荡，而电子钟表依赖于电子震荡。一个时钟大致可以分为计时模块和显示模块，例如机械钟表可以将内部的发条齿轮组成的部分看做计时模块，显示模块则是由表盘和指针组成；而电子钟表则由内部的石英晶振装置来作为计时模块，而液晶屏则充当了显示模块的作用。那么单片机在本课题中就充当了计时模块的作用。由于电子电路中计时器对于程序的稳定与否有着决定性的功能，一般单片机中的计时器采用的是晶振计时，而这是十分精确的计时装置。

1.3 LED技术简介及在本课题中的应用

LED即发光二极管，这种电子原件价格低廉，可靠性高，功耗低，且不同的发光二极管可以发出不同的颜色，例如磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。

发光二极管最早在1961年诞生，由于当时技术原因，发光二极管只有红色的。到了今天，发光二极管的颜色遍及整个可见光谱，甚至是如红外线、紫外线等不可见光也可以由发光二极管发出【4】。文献综述

由于其高亮度，低能耗，且可靠性强，现在发光二极管广泛应用于显示原件和照明领域，和单片机一样，都是现在已经完全成熟的技术。

基于上述几点，本设计将发光二极管作为本次课题设计时钟的显示原件。目前应用发光二极管的显示方式大体是使用发光二极管排列成矩阵，在特定的时间点点亮特定的发光二极管，以达到显示图像或是文字的目的。

1.4产品的现实意义

虽然目前计时器市场主流仍然是机械式时钟和电子式时钟，但是也有为数众多的各种单片机时钟正在和传统时钟竞争。本次课题设计的创新点在于其显示方式，这种显示方式不仅成本低，而且效果比以往的LED点阵显示效果更好，那么如果这种显示方式可以推广，那么不仅可以应用在时钟上，更可以衍生至各个行业，例如传媒业，实体店铺等。 

2产品背景

2.1技术背景

如今社会上广泛应用了单片机技术和LED技术，单片机和LED技术也都是非常成熟的技术，但是在应用方面还有发展的余地。目前虽然出现了单片机控制的精确时钟，但是其显示方式停留在固定LED矩阵或者是液晶屏幕显示，这两种方式固然具有其独特的优点，但是也有他们的缺点。以固定式LED矩阵为例，如前文所述，矩阵式排列需要大量的LED，同时这大量的LED有很大一部分得不到充分的使用，这就造成了浪费。而目前设计的发展趋势则是倾向于绿色设计，环保设计，那么顺应这种大潮流，作为一个准设计师，我在做设计时也应考虑到能耗比，成本等。